59. Магнит қармақтың шығып кету конусы

1-сурет.

Конфигурациясы суреттегідей магнит өрісіндегі бөлшектің қозғалысын қарастырамыз. Электр өрісі жоқ болған кезде формула былай жазылады:

,

, мұндағы α – бөлшектің питч бұрышы(бөлшектің жылдамдығы мен магнит индукциясы арасындағы бұрыш). В₀ – ең кіші өріс кезінде.

Магнит өрісінің мәні В₁ жеткен нүктеде бөлшек жылдамдығының магнит өрісіне параллель құраушы нолге айналады да, бөлшек кері бағытта қозғала бастайды. Яғни питч бұрышы аз емес зарядталған бөлшек күшейген магнит өрісі аймақтарынан шағылады.

Магнит айна-күшейген аймақ. 2 айна арасында бөлшек қақпанға түседі.

Егер бөлшектің питч бұрышы аз болса(α - В₁ ден аз болса), бөлшек қақпаннан шығып кетеді, себебі, В₀ –ді кіші мәнге бөлсек, В₁ үлкен мәнге ие болады, яғни қақпаннан шығады, бұл шығып кету конусы деп аталады.

* Егер жүргізуші центр B=B₁ нүктесіне жеткенде сонда v_ıı нольге айналады, яғни бөлшек әлсіз өріске қайта оралды дегенді білдіреді-шағылады. Сондықтан, кейде магнит күш сызықтарының бірігетін жерін магниттік айна деп атайды. Кеңістікте екі айнаның арасындағы(1-сурет) бөлшектің жылдамдық векторы мен өріс бағыты арасындағы α бұрышы белгілі мәннен асып кетеді де, екі шекарасынан да шағылады, сөйтіп, магнит өрісінде қармалады. Егер жылдамдық векторы мен өріс бағытының арасындағы бұрыш аз(кіші) болса, бөлшек айна арқылы өтіп кетеді. Осылайша, жылдамдықтар кеңістігінде шығып кету конусы немесе “жоғалту конусы” анықталды.

Қарастырып отырған типтің магниттік қармалуы Жердің магнит өрісіндегі орны дипольдің өрісіне ұқсас. Геомагниттік өрісте зарядталған бөлшектердің қармалуы арқасында Жерің радиациялы белдеуі бар.

Егер магниттік өріс уақыт бойынша өзгерсе, онда rot E нольге тең болмайды, және оның потенциалы болмайды. Сондықтан осы көрсетілген нәтижелер шынайы(дұрыс) болмайды. Бірақ, өріс бойымен қозғалатын орта магниттік күш бұл жағдайда да мына теңдеумен анықталады: сонда, dp_ıı/dt=- +eЕ‖‖

Магниттік айнаның қозғалуы сол қалпында калады, бірақта зарядталған бөлшек , бірақ енді зарядталған бөлшек құйынды электр өрістерімен(бетатрондық үдету) үдетіле алады, сондықтан бөлшектің кинетикалық энергиясы оның кеңістіктегі орналсуымен байланысты емес.

Егер бөлшек жақындатқыш магниттік айналардан көп шағылатын болса, онда оның энергиясы өседі.

60.Пән тақырыбы

Әлем қойнауларында пайда болып, өте жоғары энергияларға дейін үдетілген зарядталған бөлшектер мен ыдырамайтын атом ядролары ғарыштық сәулелену (ҒС) деп аталады.

Бұл арнайы курста ҒС физикасының негізгі ұғымдары қарастырылады, көздерінен бақылау нүктесіне дейін таралу кезінде болатын ҒС-ң қоршаған ортамен әсерлесуі мен сол әсерлесу нәтижесіндегі ҒС сипаттамаларының өзгерісі туралы, ҒС-ң болуы мүмкін көздеріне қойылатын талаптар мен ҒС-ң шыққан тегінің негізгі модельдері туралы мәлімет беріледі, яғни аз-аздан физика саласының барлық дерлік бөлімдерін қарастырады. Бұның себебі – ҒС-ң шыққан тегін, оның көздерін анықтау мәселесі көздерінен тіркеуші қүралға дейін таралу кезінде болатын сол сәулелену сипаттамаларының өзгерістермен тығыз байланысты, яғни ҒС физикасының әртүрлі жақтарын қамтиды.

ҒС-ң энергиялық спектрі

энергиялар аумағында алғашқы протондардың дифференциалдық энергетикалық спектрі төмендегі дәрежелiк тәуелдiлiкпен жақсы өрнектеледі

, (1)

мұндағы дифференциалдық спектрдің көрсеткiшi. ГэВ энергиялар үшін кинематикалық пен толық энергиялар арасындағы өзгешелiк аз және (1) формуласындағы ны - мен алмастыруға болады. ~10эВ энергиялар үшін ҒС-спектрiнде өзгеріс пайда болып, спектр көлбеуі өседі:

, (1.2)

мұндағы , Энергиялар >10 ГэВ аймағындағы спектрдің пішіні жақсы зерттелмеген, бiрақ бұл аймақтағы спектрдiң жайпақ болатындығы туралы мәлiметтер бар.

бөлшектер мен ауырлау ядролардың энергетикалық спектрлерiнiң пiшiнi протондар спектрiнiң пiшiнiне жақын; бұл ҒС-ң химиялық құрамы энергияға әлсiз тәуелдi деп түсiндiрiледi.

Әртүрлi тәжiрибе қоюшы топтар арқылы алынған энергиялардың кең диапазонындағы алғашқы ғарыштық сәулелену спектрiн өлшеу нәтижелерi 1-суретте келтiрiлген.

1 сурет- Энергиялары кең аралықта жататын ғарыштық сәулеленудің алғашқы спектрі. Нүктелер мен жұлдызшалар – бірнеше авторлардың алған тәжірибелік мәліметтері. Энергиялары <е [ГэВ] бар ҒС интегралдық интенсивтігі J(е) [cm-²c-i •cp-¹]

2 сурет. 1965 ж. Жер бетіне жақын протондардың дифференциалдық спектрі

ГэВ/нуклон энергияларда электрондар, протондар мен ядролардың планета аралық кеңiстiкте өлшенетiн спектрлерінiң гелиомагнитосферадан тыс ҒС-ң спектрiнен елеулi өзгешелiгi бар. тағы протондардың энергетикалық спектрiнiң түрi 2-сур. келтiрiлген. Бұған қоса, Жердiң галактикалық ҒС-ң қарқындылығы, ал белгiлi шектерде олар спектрiнiң пiшiнi де күн белсендiлiгiнiң деңгейi өзгерiсiмен өзгеретiнiн естен шығармау керек.

200-500МэВ/нуклон энергияда максимумның, ал 20-30МэВ/нуклон энергияда минимумның бар болуы ҒС-ң энергетикалық спектрi үшiн типтiк болып саналады. Алғашқы спектрдiң түрi белгiсiз болса да, 500МэВ/нуклон энергиялар аумағында интенсивтiлiктiң кемуiн модуляциялық эффектпен байланыстырады.